自從2008年IBM提出“智慧環(huán)保”之后,國內(nèi)關于“智慧環(huán)保”的議論也逐漸增加,并把“智慧環(huán)保”納入“智慧城市”的細分行業(yè)中。隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術的飛速發(fā)展,越來越多的技術與設備應用于環(huán)境監(jiān)控,那么,在實際中,環(huán)境監(jiān)控需要哪些關鍵技術做支撐呢?
物聯(lián)網(wǎng)
環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術是指通過各種傳感設備(傳感器、射頻設備技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描等)采集聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種信息并與互聯(lián)網(wǎng)、無線專網(wǎng)進行交互傳輸信息的一個巨大網(wǎng)絡,能夠實現(xiàn)物與物、物與人的網(wǎng)絡連接、識別、管理和控制。具體地說,就是把感應器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中,并且被普遍連接,形成物聯(lián)網(wǎng)。它實現(xiàn)了物體信息智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理,在智慧環(huán)保中,是數(shù)據(jù)實時獲取、更新與管理的重要手段。物聯(lián)網(wǎng)技術主要包括傳感與RFID融合技術、物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點及網(wǎng)關技術、物聯(lián)網(wǎng)通信與頻管技術、物聯(lián)網(wǎng)接入與組網(wǎng)技術、物聯(lián)網(wǎng)軟件與算法、物聯(lián)網(wǎng)交互與控制、物聯(lián)網(wǎng)計算與服務等。
在各類建筑或環(huán)境中加入感應器,不僅可以時刻得到各項數(shù)據(jù),還能實時監(jiān)控環(huán)境是否符合標準要求。
云計算
云計算技術是網(wǎng)格計算(Grid Computing )、分布式計算(Distributed Computing)、并行計算(Parallel Computing)、效用計算(Utility Computing)、網(wǎng)絡存儲(Network Storage Technologies)、虛擬化(Virtualization)、負載均衡(Load Balance)等傳統(tǒng)計算機技術和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合的產(chǎn)物。“云計算” 是以服務為特征的一種網(wǎng)絡計算,它以新的業(yè)務模式提供高性能、低成本的持續(xù)計算和存儲服務,支撐各類信息化應用。
智能GIS
采用多維GIS融合技術,將“時間維(Time)、空間維(Space)和仿真(VR)技術”相結合的三維GIS平臺,真正實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)前端感知、應用時態(tài)分析、管理虛擬仿真、多維GIS空間分析”一體化的GIS可視化應用創(chuàng)新模式,將三維GIS的發(fā)展帶入了多維GIS時代。
“天空地”一體化遙感監(jiān)測
遙感技術是指借助對電磁波敏感的儀器,在不與探測目標接觸的情況下,記錄目標物對電磁波的輻射、反射、散射等信息,揭示目標物的特征、性質及其變化的綜合探測技術,包括主動和被動微波遙感技術、合成的光圈原理聯(lián)合干涉測量技術、激光雷達技術、傳感器技術等。利用包括地面遙感車、氣球、飛艇、火箭、人造衛(wèi)星、航天飛機和太空觀測站等多個觀測地球的平臺相互配合使用,搭載各種用途的傳感器,實現(xiàn)對全球陸地、大氣、海洋等進行立體、實時觀測和動態(tài)監(jiān)測,是未來獲取地球表面和深部時空信息的重要手段,也是智慧環(huán)保獲取基礎數(shù)據(jù)的重要來源。天空地一體化遙感監(jiān)測技術是智慧環(huán)保實現(xiàn)的重要基礎支撐技術之一。
海量數(shù)據(jù)挖掘
數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中有用模式的過程,通過大量觀測數(shù)據(jù)的處理來確定數(shù)據(jù)的趨勢和模式,與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析相比,其本質區(qū)別在于在無明確假設的前提下挖掘信息、發(fā)現(xiàn)知識,因此具有未知、有效和實用三個特征。海量數(shù)據(jù)的搜集、強大的多處理器計算機、數(shù)據(jù)挖掘算法作為支持數(shù)據(jù)挖掘的基礎技術已逐漸發(fā)展成熟。目前常用的數(shù)據(jù)挖掘方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡法、遺傳算法、決策樹方法、粗集方法、覆蓋正例排斥反例方法和模糊集方法等。
環(huán)境模型模擬技術
地理信息系統(tǒng)與環(huán)境模型進行集成應用為環(huán)境決策提供技術支持已經(jīng)成為環(huán)境保護決策的重要發(fā)展趨勢。環(huán)境模型模擬技術的最終目的是要還原一個實際系統(tǒng)的行為特征,模擬其物理原型的數(shù)學模型。如EFDC水質模型,通過構建多參數(shù)有限差分構建三維地表水動力模型,實現(xiàn)河流、湖泊、水庫、濕地系統(tǒng)、河口和海洋等水體的水動力學和水質模擬,從而達到最佳模擬效果,為環(huán)境評價和政策制定提供有效決策依據(jù)。
“智慧環(huán)保”是“數(shù)字環(huán)保”延伸,隨“智慧環(huán)保”概念的提出和發(fā)展,其內(nèi)涵與數(shù)字環(huán)保相比有著深刻變革。“智慧環(huán)保”是當代信息技術發(fā)展的必然,也為新時 期環(huán)境保護科學發(fā)展提供了嶄新之路。提高環(huán)境與發(fā)展的綜合決策能力,實現(xiàn)了“數(shù)字環(huán)保”向“智慧環(huán)保”重大跨越,對構建資源節(jié)約型/環(huán)境友好型社會,實現(xiàn)環(huán)境保護戰(zhàn)略目標具有重要意義。有關“智慧環(huán)保”的概念與內(nèi)涵仍在不斷豐富,其建設模式也在不斷探索中。